范秀麗

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

土的擊實(shí)試驗(yàn)研究與應(yīng)用

范秀麗

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

在從土的種類、試樣制備、潤(rùn)滑劑、余土高度等方面對(duì)擊實(shí)試驗(yàn)的影響進(jìn)行了分析，以東山供水工程為例，簡(jiǎn)要分析了在工程實(shí)際中的應(yīng)用過程，得出進(jìn)行土的擊實(shí)試驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意影響擊實(shí)成果的各種因素，確保試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

擊實(shí)試驗(yàn)；土的種類；試樣制備；余土高度；潤(rùn)滑劑

1 概述

在修筑堤壩、道路、機(jī)場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、擋土墻及建筑物基礎(chǔ)回填等過程中，必須對(duì)填土進(jìn)行壓實(shí)處理，經(jīng)過壓實(shí)后的填土，其抗剪強(qiáng)度得到了提高，填土的壓縮性及滲透性均降低，從而使土的工程性質(zhì)得到了較大改善，而為了控制土的壓實(shí)質(zhì)量，必須對(duì)填料進(jìn)行室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)。擊實(shí)試驗(yàn)是通過模擬工地壓實(shí)施工條件來確定土的最大干密度及最優(yōu)含水率的一種試驗(yàn)方法，其試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度對(duì)工程的質(zhì)量和安全產(chǎn)生直接影響，而在擊實(shí)試驗(yàn)的過程中其影響因素較多，因此對(duì)擊實(shí)試驗(yàn)影響因素的研究具有重要意義。

2 試驗(yàn)過程

土的擊實(shí)是指在重復(fù)性的沖擊動(dòng)荷載作用下，使土達(dá)到壓密狀態(tài)，在擊實(shí)過程中，由于作用在土體上的擊實(shí)功是瞬時(shí)完成的，這樣就使土體內(nèi)的氣體排出，而保持其含水率基本不變，土塊或土顆粒在擊實(shí)功的作用下被移動(dòng)靠近，土體內(nèi)的孔隙體積就變小，從而土的密實(shí)度增大。土的干密度是反映土的壓實(shí)程度的技術(shù)指標(biāo)，它與土的含水率關(guān)系曲線，是在單位體積擊實(shí)功能下的關(guān)系曲線。研究土的擊實(shí)性，主要是為了揭示在擊實(shí)作用下，土的干密度、含水率和擊實(shí)功三者之間的關(guān)系和規(guī)律，從而選定合適的填土，以滿足工程需要的土的干密度和與之相應(yīng)的含水率。

2.1 試驗(yàn)方法選擇

目前，國內(nèi)常用的擊實(shí)試驗(yàn)方法有兩種：一是輕型擊實(shí)，一是重型擊實(shí)。粒徑小于5mm的細(xì)粒土適用輕型擊實(shí)試驗(yàn)，擊實(shí)筒內(nèi)徑為102mm，筒高116mm，錘底直徑51mm，擊錘質(zhì)量25kg，落高305mm，單位體積擊實(shí)功約為592.2kJ/m3，分3層擊實(shí)，每層25擊；重型擊實(shí)適用粒徑為不大于20mm的土，擊實(shí)筒內(nèi)徑為152mm，筒高116mm，錘底直徑為51mm，擊錘質(zhì)量為45kg，落高為457mm，單位體積擊實(shí)功約為2684.9kJ/m3，分5層擊實(shí)，每層56擊，若采用3層擊實(shí)時(shí)，最大粒徑不大于40mm，每層56擊。

2.2 試樣制備和試驗(yàn)步驟

試樣的制備分為干法和濕法兩種。具體制備方法及試驗(yàn)步驟見土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)。

3 工程實(shí)例

以山西省東山供水工程項(xiàng)目為例，對(duì)該工程中的擊實(shí)試驗(yàn)按土類不同進(jìn)行分類對(duì)比，結(jié)果見表1。

表1 擊實(shí)試驗(yàn)成果對(duì)比表

4 試驗(yàn)結(jié)果分析

4.1 土的種類對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響

對(duì)粉土、粉質(zhì)黏土和黏土三大類土進(jìn)行了大量輕型擊實(shí)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果顯示，粉土的最優(yōu)含水率最小，黏土的最優(yōu)含水率最大，粉質(zhì)黏土的最優(yōu)含水率居中；而最大干密度相反，粉土的最大，粉質(zhì)黏土次之，黏土最小。其原因是土顆粒直徑越小，比表面積就越大，從而獲得的結(jié)合水膜就越厚，含水量也就越大。在擊實(shí)過程中，土顆粒間的結(jié)合水膜承擔(dān)的擊實(shí)功越多，作用在土顆粒上的有效應(yīng)力就越小，土越不易壓實(shí)，干密度也就減小。而且對(duì)于粉土，當(dāng)其黏粒含量（粒徑＜0.005mm）含量小于3%時(shí)，擊實(shí)試驗(yàn)效果不理想，其擊實(shí)曲線呈波浪線形，無法確定土的最優(yōu)含水率和最大干密度。另外，當(dāng)試樣中土粒徑大于5mm的土質(zhì)量超過試樣總質(zhì)量的30%時(shí)，對(duì)于輕型擊實(shí)試驗(yàn)不適用，若試樣中土粒徑大于5mm的土質(zhì)量不大于試樣總質(zhì)量的30%時(shí)，應(yīng)對(duì)試樣的最大干密度和最優(yōu)含水率進(jìn)行校正，否則試驗(yàn)結(jié)果就會(huì)有所失真。

4.2 試樣制備方法的影響

對(duì)上述三種土采用風(fēng)干或60℃以下烤干土，試驗(yàn)成果差別很小，而如用105～110℃的烘干土做試驗(yàn)，烘干土的最大干密度明顯偏大，其最優(yōu)含水率明顯偏小，特別是黏土的結(jié)果差異更大，粉質(zhì)黏土次之，粉土類不明顯。造成此現(xiàn)象的原因主要是在土的烘干過程中破壞了黏性土的膠結(jié)性而造成的。因此，試驗(yàn)方法中規(guī)定土的擊實(shí)試驗(yàn)應(yīng)采用風(fēng)干土進(jìn)行試驗(yàn)。再者，在試驗(yàn)過程中，重復(fù)使用土樣，所得試驗(yàn)成果對(duì)于高塑性黏土的影響較大，會(huì)得出偏大的干密度，其原因是由于土受到反復(fù)錘擊，土顆粒易被破碎，改變級(jí)配，對(duì)于高塑性黏土，擊實(shí)后土難以再粉碎，加水時(shí)不易浸透，故得出偏大的干密度。

4.3 潤(rùn)滑劑的影響

擊實(shí)試驗(yàn)過程中，擊實(shí)筒內(nèi)壁和土樣之間會(huì)產(chǎn)生摩擦力，在擊實(shí)試驗(yàn)過程中，作用在土樣上面的擊實(shí)功，是克服摩擦力所做的功后的擊實(shí)功，因此試驗(yàn)時(shí)在擊實(shí)筒及護(hù)筒內(nèi)壁均勻抹上一薄層潤(rùn)滑劑，可減少土體與擊實(shí)筒壁間的摩擦力，也減少了克服摩擦力所做的功，增大了作用在土樣上的擊實(shí)功。再者土樣含水率的大小對(duì)摩擦力也會(huì)產(chǎn)生影響，由于水本身具有潤(rùn)滑作用，當(dāng)土樣的含水率小時(shí)，擊實(shí)過程中摩擦力就變大，而含水率大時(shí)，其摩擦力變小。這主要是由于當(dāng)含水率較大時(shí)，土樣中存在自由水，使筒壁與土樣之間起到潤(rùn)滑作用。為了減少含水率大小對(duì)擊實(shí)過程中摩擦力的影響，在擊實(shí)試驗(yàn)時(shí)，一般在擊實(shí)筒及護(hù)筒內(nèi)壁要提前均勻涂抹一薄層凡士林，這樣達(dá)到減少土體與筒壁間的摩擦力，而且脫模時(shí)也更為便捷。

4.4 余土高度的影響

試樣擊實(shí)后，由于試驗(yàn)人員在操作過程中的差異，會(huì)有部分土超過筒頂高，或達(dá)不到筒頂高度，超出或未達(dá)到部分均可稱為余土高度，超出為正，未達(dá)到為負(fù)。由于標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)得到的擊實(shí)曲線是一定條件下的等單位功能曲線，即以擊實(shí)筒容積為體積的條件下作用在土體上的擊實(shí)功，如果余土超高，這樣作用在特定條件下土體上的單位擊實(shí)功就減少，相應(yīng)得出的土的干密度就偏??；如果余土高度未達(dá)到筒頂高度，作用在土體上的單位擊實(shí)功就變大，此時(shí)，由于擊實(shí)后土體未達(dá)到筒頂高，須將土補(bǔ)齊到筒頂并擊實(shí)，這樣得到的土的干密度就明顯偏大，可見，土的余土高度（包括未達(dá)到）對(duì)土的干密度影響極大。因此，為了控制人為因素造成的誤差，試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定余土高度不應(yīng)超過6mm；對(duì)于擊實(shí)后土頂未達(dá)到筒頂沒有提要求，但未達(dá)到者應(yīng)重新試驗(yàn)。

5 實(shí)際工程應(yīng)用分析

在工程建筑中，依據(jù)擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)系數(shù)一般在0.93～0.97之間，但在實(shí)際施工檢測(cè)中，壓實(shí)系數(shù)大于1的現(xiàn)象時(shí)有出現(xiàn)。在現(xiàn)場(chǎng)素土壓實(shí)過程中，由于素土較均勻，此種現(xiàn)象較少出現(xiàn)，如果出現(xiàn)，一般是由于土質(zhì)不均或土中含有礫石所造成的；而在現(xiàn)場(chǎng)灰土壓實(shí)過程中，這種現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)，主要是由于現(xiàn)場(chǎng)灰土配比不均，一般土的比例大于設(shè)計(jì)要求比例時(shí)，這種現(xiàn)象就會(huì)頻繁出現(xiàn)，如果灰的比例大于設(shè)計(jì)要求，則達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的壓實(shí)系數(shù)。因此，在施工實(shí)際中，現(xiàn)場(chǎng)施工應(yīng)盡量控制好配料，以達(dá)到最佳施工效果，滿足設(shè)計(jì)技術(shù)要求。

6 結(jié)論

試樣制備方法的不同，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性有著較大的影響，在制備試樣的土樣時(shí)，一般選用天然土，可以用風(fēng)干土，但不應(yīng)用烘干土；另外應(yīng)盡量不重復(fù)使用土樣。

擊實(shí)后余土高度和對(duì)擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果的影響較大。在擊實(shí)試驗(yàn)中，試驗(yàn)人員應(yīng)總結(jié)積累經(jīng)驗(yàn)，提高操作技能，控制好余土高度，提高試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

筒壁的摩擦力對(duì)試驗(yàn)的影響雖然不明顯，但也不可忽略，應(yīng)在擊實(shí)筒及護(hù)筒內(nèi)壁抹凡士林，這樣可便捷操作，同時(shí)對(duì)儀器設(shè)備起到保護(hù)作用。同時(shí)，施工時(shí)技術(shù)人員應(yīng)嚴(yán)控施工過程，確保施工質(zhì)量。

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］1004-7042（2016）07-0035-02

范秀麗（1978－），女，2015年畢業(yè)于太原理工大學(xué)水利水電工程專業(yè)，助理工程師。

2016-05-09；

2016-06-15